Анализ способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов

Библиографическое описание:

Захаров, Ю. А. Анализ способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремзин, Г. А. Мусатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 19 (78). — С. 202-204. — URL: https://moluch.ru/archive/78/13647/ (дата обращения: 07.07.2023).

Основные дефекты корпусных деталей машин образуются в процессе эксплуатации и зависят от окружающих условий и режимов нагружения. Существующие технологии позволяют устранять эти дефекты с той или иной степенью эффективности. Каждый из рассмотренных способов имеет свои достоинства и недостатки, а также возможность совершенствования и создания на их основе более рациональных технологий.

Ключевые слова: дефект, ремонт, восстановление, надежность, механическая обработка, сварка, наплавка, напыление.

При проведении ремонта транспортно-технологических машин и комплексов, возникает необходимость в приобретении новых корпусных деталей — наиболее металлоемких и дорогих комплектующих. К сожалению, качество и ассортимент корпусных деталей, присутствующих в продаже, оставляет желать лучшего, что, в свою очередь, ориентирует потребителей на расширение применения ремонтно-восстановительных технологий по отношению к корпусным деталям.

При эксплуатации корпусные детали машин подвергаются различного рода нагрузкам, физическому и химическому воздействию, ударному и вибрационному воздействию, коррозии и температурным деформациям, абразивному, кавитационному и другим видам изнашивания, а также нарушению требований эксплуатации [1–3]. В результате возникают разнообразные дефекты, основными из которых являются: механические повреждения — сколы, выкрашивания привалочных плоскостей, трещины, задиры, пробои, обломы шпилек, срез или смятие наружной или внутренней резьбы, износ посадочных поверхностей отверстий и так далее; повреждения, возникающие под воздействием высоких температур — прогар, температурные деформации (коробление) в результате которых нарушается макрогеометрия корпусной детали, повреждаются базовые плоскости, могут возникать трещины и возрастать местные напряжения; химические повреждения — коррозия, покрытие поверхности продуктами химических реакций, окислами, смолистые отложения.

Нарушения макрогеометрии можно устранить с помощью горячей или холодной правки, механической обработкой (шлифованием и фрезерованием) или установкой дополнительных деталей [1–3]. Такие методы эффективны только при малых нарушениях макрогеометрии и не во всех местах корпусной детали их можно реализовать из-за технологической недоступности. В случае больших отклонений геометрии корпусной детали деталь признается неремонтопригодной и выбраковывается.

Восстановление резьбовых элементов осуществляют нарезкой новой резьбы с помощью слесарного инструмента, установкой втулок и ввертышей, нанесением полимерных композиций, заменой шпилек, установкой спиральных вставок. В случае затруднения удаления обломка шпильки из резьбового отверстия прибегают к высверливанию или выкручивают, предварительно приварив (приклеив в случае невозможности сварки) к обломку небольшого прутка. В таких ситуациях задачу облегчает местный попеременный нагрев-охлаждение участка около обломанной шпильки, а также применение проникающих смазок. При применении полимерных композиций для восстановления резьбы в качестве наполнителя используют опилки металла схожего по своим свойствам с основным металлом детали. Это позволяет придать восстановленному участку характеристики близкие к материалу корпусной детали. Недостатком восстановления полимерами является невысокая их стойкость к температурным и вибрационным нагрузкам, поэтому полимерные композиции применяют в малонагруженных сопряжениях.

Трещины, сколы, пробоины, выкрашивания, прогар поверхностей корпусных деталей устраняют сваркой, наплавлением слоя металла, полимерными композициями, монтажом заплаток, клеевыми композициями, установкой фигурных вставок с последующей обработкой восстановленного участка или без обработки. В зависимости от места расположения дефекта и условий работы восстанавливаемой поверхности выбирают тот или иной метод. Для мест подвергающихся незначительным нагрузкам и нагреву (картер ДВС, корпус КП и т. д.) чаще всего применяют заполнение полимерно-композитными материалами. Ответственные участки восстанавливают наплавкой слоя металла, заливкой жидким металлом или приваркой заплат, а так же возможна комбинация способов восстановления.

Дефекты коррозионного характера можно устранить, предварительно подвергнув пораженный участок механической обработке для устранения очагов коррозии и последующим заполнением раковин (отверстий) полимером или металлом [1–5]. Труднодоступные для механической обработки места корпусной детали подвергают химическому воздействию сильных растворителей (кислот) с последующей промывкой обработанного участка и заполнению его металлом или полимером. С целью предотвращения распространению коррозии или для предотвращения ее появления корпусную деталь частично покрывают антикоррозионными составами. Следы фреттинг коррозии устраняют механической обработкой с последующим восстановлением геометрии поверхности.

Различного рода отложения на поверхностях корпусных деталей устраняют мойкой с применением специальных моющих средств, ультразвукового воздействия на отложения, под высоким давлением, под воздействием электрического тока и инфракрасного излучения [1–5]. Отложения могут быть различны по составу и стойкости к воздействию моющих средств, кроме того, часть отложений находится в труднодоступных местах корпусной детали. Весьма хорошие результаты показывают способы мойки деталей с применением воздействия ультразвука, а также весьма эффективно применение комбинации способов очистки отложений. В качестве моющих средств применяют растворы, содержащие в своем составе поверхностно-активные вещества.

Для устранения внутренних напряжений в металле, а также для «исправления» структуры металла после воздействия высоких температур корпусные детали подвергают термической обработке (отпуску, закалке). Также применяется поверхностное упрочнение восстановленного участка корпусной детали (цементация, науглероживание и т. д.) с целью придания более высоких износных и прочностных свойств.

Износ поверхностей корпусных деталей машин происходит вследствие трения скольжения сопряженных поверхностей, в результате абразивного и кавитационного воздействия, эрозионный износ и так далее. Наибольшему износу подвержены посадочные отверстия в корпусных деталях под подшипники качения и скольжения [1].

При восстановлении изношенных поверхностей применяют ряд способов [1–3]:

—          Механические способы — установка дополнительных элементов (втулка, лента, стакан), с последующим их закреплением клеевыми составами, приваркой, выглаживанием, запрессовкой с натягом и так далее. Способ достаточно прост и производителен, но при этом происходит перерасход металла (при изготовлении дополнительных элементов), снижение механической прочности корпусной детали ввиду уменьшения толщины перемычек между отверстиями и необходимостью снятия слоя основного металла. Кроме того, повторное восстановление таким способом в большинстве случаев невозможно.

—          Термо-деформационные — деформация восстанавливаемой поверхности, предварительно нагретой тем или иным способом, с последующим выглаживанием, высадкой, сглаживание и осадкой. С помощью специального инструмента, воздействуют на разогретую восстанавливаемую поверхность, высаживая часть металла, то есть, образуя «валики» на поверхности. Затем, «валики» подвергают выглаживанию, как бы их сминают, выдерживая необходимый размер. Получаемый в результате микрорельеф поверхности состоит из сглаженных валиков и борозд. Способ применяется крайне редко ввиду его малой эффективности и большой трудоемкости. Кроме того, увеличивается удельная нагрузка на восстановленную поверхность из-за снижения ее контактной площади. Применяют также пластическое деформирование нагретой поверхности путем ее обжатия, вытягивания или осадки (в зависимости от желаемого результата и от направления дефекта). Но таким способом можно восстановить только 1 раз и ограниченную номенклатуру поверхностей.

—          Сварочно-наплавочные и напыление — наплавление, расплавленного с помощью сварочной дуги, металла на восстанавливаемую поверхность, с последующей ее механической обработкой. Способ высокопроизводителен, позволяет получать покрытия практически любой толщины, позволяет наносить разнообразные металлы и сплавы. Однако, при этом, получаемые поверхности имеют пористую структуру, трудно поддаются последующей механической обработке, присутствует перерасход наносимого металла, ввиду его разбрызгивания, а также присутствует высокий местный нагрев восстанавливаемой поверхности, влекущий за собой коробление корпусной детали.

—          Полимерные материалы — нанесение полимерной композиции на восстанавливаемую поверхность с последующим ее отверждением различными способами. Слой полимерной композиции, требуемой толщины, наносится на восстанавливаемую поверхность с последующим отверждением. Способ достаточно универсален, но покрытия получаемые при его реализации имеют невысокую стойкость к температуре и вибрациям, кроме того обладают низкой теплопроводностью.

—          Гальваническое осаждение покрытий — получение слоя металла или сплава на восстанавливаемой поверхности в результате химической или электрохимической реакции из раствора или расплава электролита [1–3, 7–8]. Осаждение осуществляют различными способами (ванным, проточным, проточно-контактным и так далее) из электролита, содержащего соль осаждаемого металла под воздействием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых анодов. Этот способ имеет ряд преимуществ, таких как возможность осаждения слоя металла или комбинации металлов с заданными физико-механическими свойствами толщиной от нескольких микрометров до 2 мм. Возможно нанесение нескольких слоев с разными свойствами, возможно восстановление путем осаждения металл «в размер» без последующей механической обработки поверхности.

Как видим, для устранения дефектов корпусных деталей, возникающих в процессе эксплуатации, существует достаточно большое количество способов.

Выбор того или иного способа зависит не только от вида дефекта, но и от его локализации, величины, характера и других факторов [6, 9]. В определенных случаях возможно применение комбинации из двух и более способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов.

Литература:

1.         Захаров, Ю. А. Совершенствование технологии восстановления посадочных отверстий корпусных деталей проточным электролитическим цинкованием: дис. … канд. техн. наук [Текст] / Ю. А. Захаров. — Пенза, 2001. — 170 с.

2.         Захаров, Ю. А. Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин [Текст] / Ю.  А. Захаров, Е. Г. Рылякин, А. В. Лахно // Молодой ученый. — 2014. — № 16. — С. 68–71.

3.         Захаров Ю. А. Восстановление посадочных поверхностей корпусных деталей машин проточным гальваническим цинкованием [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, И. Н. Семов // Молодой ученый. — 2014. — № 17. — С. 58–62.

4.         Рылякин, Е. Г. Повышение работоспособности гидропривода транспортно-технологических машин в условиях низких температур [Текст] / Е. Г. Рылякин, Ю. А. Захаров // Мир транспорта и технологических машин. — № 1 (44). — Январь-Март 2014. – С. 69–72.

5.         Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, И. Н. Семов [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 17. — С. 56–58.

6.         Пат. 2155827 РФ, МПК: 7C 25D 5/06 A. Устройство для электролитического нанесения покрытий [Текст] / И. А. Спицын, Ю. А. Захаров // заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (РФ).  — № 99115796/02, Заявлено 16.07.1999; Опубл. 10.09.2000.

7.         Пат. 70366 Российская Федерация, МПК G01M. Инерционный нагружатель [Текст] / Власов П. А., Власов М. В., Захаров Ю. А.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (RU). — № 2007108571; заявл. 07.03.2007; опубл. 20.08.2008, Бюл. № 2. — 2 с.

8.         Пат. 2503753 Российская Федерация, МПК: C25D19/00. Устройство для гальваномеханического осаждения покрытий [Текст] / Ю. А. Захаров, И. А. Спицын; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (RU). — № 2012149639/02, заявл. 21.11.2012; опубл. 10.01.2014, Бюл. № 1. — 9 с.

9.         Сёмов, И. Н. Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров дискового высевающего аппарата с подпружиненным выталкивателем семян сахарной свеклы [текст]: дисс. … канд. техн. наук: 05.20.01: защищена 15.06.2007 утв. 02.11.2007 / Сёмов Иван Николаевич. — Пенза, 2007–130 с.

Основные термины (генерируются автоматически): корпусная деталь, восстанавливаемая поверхность, механическая обработка, деталь, корпусная деталь машин, полимерная композиция, последующая механическая обработка, процесс эксплуатации, химическое воздействие, электрический ток.

Технология восстановления корпусных деталей трансмиссии

В настоящее время уже разработаны технологические процессы для устранения дефектов корпусных деталей. На рисунке 114 приведена схема технологического процесса восстановления корпусных деталей, который состоит из ряда взаимосвязанных маршрутов.

Мойка и очистка корпусных деталей производятся в моечном отделении ремонтного предприятия.

Дефектация корпусных деталей проводится с помощью универсальных измерительных средств и жестких предельных калибров. При этом резьбовые отверстия контролируют визуально жесткими калибрами. Диаметры посадочных отверстий контролируют индикаторным нутромером и предельными калибрами. Трещины и прбоины на стенках корпусных деталей определяют визуально. Отклонения элементов пространственной геометрии определяют с помощью контрольных валов с различными индикаторными устройствами. Параллельность контролируют с помощью поверочных плит и штангенрейсмусов или индикаторных приспособлений, установленных на жестких штативах и перемещаемых по поверочным плитам, а плоскостность — поверочными лекальными линейками.

Рис. 114. Схема маршрутов технологического процесса восстановления корпусных деталей.

При проверке перпендикулярности плоскости или их взаимной параллельности применяют брусковые и рамные уровни с микрометрическими и оптическими устройствами для отсчета.

После дефектации корпусные детали поступают на восстановление по одному из маршрутов. Устранение таких незначительных дефектов, как риски и задиры на посадочных поверхностях отверстий, износ и повреждение резьбовых отверстий, замена втулок, производят простыми ремонтными и подгоночными операциями, выполнение которых не затруднительно. Резьбовые отверстия ремонтируют установкой резьбовых спиральных вставок. Технологический процесс ремонта резьбовых отверстий спиральными вставками подробно изложен ранее (см. стр. 81).

Устранение трещин и пробоин. На ремонтных предприятиях эту операцию в большинстве случаев производят с помощью сварочных процессов.

При холодной заварке трещин и пробоин в чугунных корпусных деталях чаще всего применяют проволоку ПАНЧ-11. Сварные соединения высокого качества получают также при холодной сварке специальными электродами МНЧ-2. При сварке чугунных корпусных деталей также применяют медно-железные электроды ОЗЧ-2. В отдельных случаях холодную сварку чугунных деталей производят стальными электродами УОНИ-13/45 или ОММ-5 методом наложения отжигающих валиков.

Для устранения трещин и пробоин в чугунных корпусных деталях используют также горячую сварку чугунными прутками марки А.

При ремонте корпусных деталей можно применять пайко-свар-ку латунными припоями JIOK59-1-03, JIOMHA 49-1-10-02. Трещины, пробоины и другие дефекты в алюминиевых корпусных деталях устраняют аргонно-дуговой сваркой. Режимы, техника сварки, необходимое оборудование чугунных и алюминиевых деталей подробно рассмотрены ранее (см. стр. 10).

Дефекты корпусных деталей в виде трещин и пробоин в менее ответственных местах могут быть также устранены путем использования эпоксидных составов. В корпусных чугунных деталях с трещинами длиной до 20 мм определяют границы трещины и электрической или пневматической дрелью просверливают на концах трещин отверстия диаметром 2,5 …3,0 мм. Затем снимают фаску под углом 60… 70° вдоль всей длины трещины и зачищают края фаски. Глубину фаски принимают в зависимости от толщины стенки детали. При толщине стенки 1,5… 0,5 мм глубина фаскй должна соответствовать 1 мм, при толщине стенки более 5 мм — 2…3 мм. Далее зачищают поверхность детали до металлического блеска на расстоянии 40…50 мм по обе стороны трещины и обдувают сжатым воздухом. Зачищенные поверхности крупногабаритных деталей дважды обезжиривают техническим ацетоном (ГОСТ 2768—69) и просушивают на воздухе 8… 10 мин. На обезжиренные поверхности попадание масла, воды, грязи не допускается.

Эпоксидный состав приготавливают по рецепту (в весовых частях): эпоксидная смола ЭД-16—100, ди-бутилфталат— 15, железный порошок— 160, полиэтиленполиамин — 11.

Рис. 115. Нанесение эпоксидного состава на поверхность детали: 1 — деталь; 2 — эпоксидный состав.

Для приготовления эпоксидного состава эпоксидную смолу вместе с тарой нагревают до температуры 60…70°С, взвешивают необходимое количество смолы, добавляют расчетное количества дибутилфталата и перемешивают шпателем двухкомпонентную смесь 5… 6 мин. Затем добавляют требуемое количество железного порошка, перемешивают трехкомпонентную смесь 8… 10 мин и охлаждают на воздухе до температуры 35…40°С. В трехкомпонентную смесь добавляют расчетное количество отвердителя (полиэти-ленполиамина) и перемешивают эпоксидный состав в течение 5 мин. Приготовленный таким образом эпоксидный состав должен быть использован в течение 20… 25 мин. После подготовки детали приготовленный эпоксидный состав наносят на поверхность трещины и на зачищенный участок вокруг нее, уплотняя шпателем состав в трещине (рис. 115).

Детали больших габаритов перед нанесением эпоксидного состава на зачищенную поверхность подогревают в электропечи сопротивления или лампой инфракрасного излучения до температуры 60… 80 °С. Отвердевание эпоксидного состава происходит при температуре 20°С за 72 ч или при температуре 20 °С за 12 ч с последующей выдержкой ‘по одному из следующих режимов.

Температура, °С … 40 60 80 100 180 Продолжительность выдержки, ч….. 48 24 5 3 1 После отвердения подтеки и наплывы зачищают. Покрытие должно быть равномерным, без трещин, пор и отслаивания состава от поверхности. При наличии в чугунных корпусных деталях трещин длиной 20… 150 мм подготовку поверхности детали, т. е. определение границы трещины, снятие фаски вдоль трещины, зачистку поверхности детали, обезжиривание очищенных поверхностей, а также приготовление эпоксидного состава производят аналогично подготовке детали с трещиной длиной до 20 мм. Кроме того, для устранения трещины изготовляют две накладки из стеклоткани или технической бязи, первая из которых должна быть больше длины трещины на 40… 50 мм, вторая — на 60 …80 мм. Затем наносят тонкий слой эпоксидного состава на поверхность трещины и на зачищенный участок детали. При этом шпателем уплотняют состав в трещине. После этого накладкой из стеклоткани перекрывают трещину на 20… 25 мм с двух сторон и прикатывают роликом. Накладка предварительно должна быть обезжирена кипячением в воде в течение 2… 3 часов и высушена. На эту первую накладку наносят тонкий слой эпоксидного состава и накладывают вторую так, чтобы она перекрывала первую на 10… 15 мм с двух сторон, и прикатывают роликом. На вторую накладку наносят тонкий слой эпоксидного состава (рис. 116). Состав должен равномерно покрывать накладку и зачищенную поверхность. После этого происходит отвердение состава по одному из режимов, приведенных ранее, после чего зачищают подтеки и наплывы состава и проверяют качество заделки трещины.

Рис. 116. Заделка трещин эпоксидным составом: 1 — деталь; 2 — эпоксидный состав; 3 — накладки.

При длине трещин более 150 мм на чугунных корпусных деталях вместо накладок из стеклоткани применяют металлическую накладку, изготовленную по контуру трещины из листовой стали толщиной 1,0… 1,5 мм. Накладка должна перекрывать трещину с двух сторон на 40 …50 мм. Тонкий слой эпоксидного состава наносят на зачищенные поверхности детали и накладки, которую необходимо наложить так, чтобы отверстия детали и накладки совпадали. Через эти отверстия деталь скрепляют с накладкой болтами, которые перед завертыванием покрывают тонким слоем эпоксидного состава (рис. 117). Подготовку поверхности детали, приготовление эпоксидного состава и его отвердение производят аналогично рассмотренным ранее случаям.

При наличии в чугунной корпусной детали пробоин из листовой стали изготавливают накладку толщиной 1,0… 1,5 мм по контуру пробоины с перекрытием ее на 40… 50 мм. На зачищенные поверхности детали и накладки наносят тонкий слой эпоксидного состава. Накладку располагают так, чтобы отверстия детали и накладки совпадали, и закрепляют болтами.

При устранении трещин в корпусных алюминиевых деталях применяют следующий эпоксидный состав (в весовых частях): эпоксидная смола ЭД-16—100, дибутилфтала;г—15, алюминиевая пудра — 25, полиэтиленцолиамин—11.

Все остальные операции по заделке трещин в алюминиевых корпусных деталях производят аналогично чугунным корпусным деталям.

При ремонте трещин и пробоин с целью придания сварному шву прочности, жесткости и герметичности применяют комбинированный клеесварной способ. Для этого выполняют следующие операции: подготовку трещин и пробоин, сварку места дефекта, зачистку сварного шва и околошовной поверхности до металлического блеска, обезжиривание поверхности ацетоном, нанесение эпоксидного состава и отвердение. Оптимальный клеевой состав применяется следующий (в весовых частях): эпоксидная смола ЭД-16—100; дибутилфталат—15; железный порошок—120; полиэтиленполиамин— 12.

Отвердение состава происходит сначала при температуре 20 °С за 12 ч, а затем при 180 °С за 1 ч. В клеесварных соединениях силовую основу составляет сварной шов, разгруженный в значительной степени клеевым составом. Перераспределение напряжений уменьшает их концентрацию у границ сварного шва, что приводит к увеличению прочности соединения, особенно при циклических нагрузках. Клеевой состав служит защитой металла от коррозии.

Восстановление посадочных отверстий. Сложность ремонта корпусных деталей объясняется наличием у них значительного количества дефектов, основные из которых — износы посадочных отверстий.

В ремонтной практике для восстановления отверстий в корпусных деталях нашли применение полимерные материалы. В основном это эпоксидные составы, которые наносят для постановки подшипника, последующей калибровки протяжкой и постановки кольца.

Восстановление посадки в корпусе нанесением эпоксидного состава с последующей постановкой подшипника производят в такой последовательности. Внутреннюю поверхность посадочного отверстия зачищают до металлического блеска и продувают сжатым воздухом. Зачищенные поверхности отверстия и подшипника дважды обезжиривают техническим ацетоном и просушивают на воздухе 8… 10 мин. На обезжиренные поверхности попадание воды, масла, грязи не допускается. Эпоксидный состав принимается следующий (в весовых частях): эпоксидная смола ЭД-16—100; дибутилфталат— 10; полиэтиленполиамин 12.

Эпоксидный состав приготовляют так же, как и при заделке трещин. Его наносят на посадочную поверхность отверстия и наружную поверхность подшипника слоем толщиной не более 0,5 мм и выдерживают в течение 10 мин. Не позднее чем через 15 мин после нанесения состава вставляют подшипник в отверстие с помощью пресса. Подтеки эпоксидного состава удаляют техническим ацетоном. Отвердевание эпоксидного состава происходит за 72 ч при температуре 20°С или за 12 ч при температуре 20 °С, а затем по одному из следующих режимов. Температура, °С … 40 60 80 100, Продолжительность выдержки, ч….. 48 24 5 3. Температурный режим необходимо выдержать с точностью* ±5°С. Наплывы и подтеки состава удаляют после отвердевания с помощью напильника, шабера, шкурки.

Рассмотренная технология может быть применена при зазоре между сопрягаемыми поверхностями не более 0,1 мм.

Неподвижные сопряжения типа подшипник — корпус восстанавливают также нанесением на изношенную поверхность посадочного отверстия слоя эпоксидного компаунда с наполнителем,, который формируется под номинальный размер путем протягивания шлифованной оправки и последующего отвердевания слоя. Существенные недостатки посадочных отверстий, восстановленных полимерными материалами, — недостаточная стойкость против повторных запрессовок — выпрессовок, трудности в обеспечении соосности.

На ремонтных предприятиях для восстановления посадочных отверстий распространен способ нанесения эпоксидных составов с последующей постановкой кольца, для чего растачивают посадочное отверстие. В зависимости от конфигурации и габаритности деталей для растачивания отверстий в корпусных деталях используют горизонтально-расточные, вертикально-расточные и токарновинторезные станки. Глубина растачивания может составлять 2…6 мм на сторону в зависимости от конструкции детали (наличие перегородок, резьбовых отверстий и т. п.). Затем изготавливают кольцо для запрессовки в расточенное отверстие. Расточенную поверхность отверстия и наружную поверхность кольца дважды обезжиривают техническим ацетоном и просушивают на воздухе 8…10 мин. Рецептура эпоксидного состава и последовательность его приготовления принимают аналогично применяемым при нанесении эпоксидного состава с последующей постановкой подшипника и описанными ранее.

Тонкий слой эпоксидного состава наносят на расточенную поверхность отверстия и наружную поверхность кольца и выдери живают в течение 10 мин. Затем с помощью пресса запрессовывают кольцо в подготовленное отверстие, но не позднее 15 мин после нанесения состава. После отвердевания состава по одному из описанных ранее режимов кольца растачивают до номинального размера.

В то же время способ постановки толстостенных колец ослабляет сечение перемычек, требует большого объема механической обработки. Работы по ремонту корпусных деталей составами на основе эпоксидных смол проводят на специальном рабочем месте, типовая планировка которого приведена на рисунке 118.

Рис. 119. Растачивание отверстия корпуса под свертную втулку: 1 — корпус; 2 — втулка. dx — диаметр номинального отверстия; d2 — диаметр расточенного отверстия.

В ГОСНИТИ и ВНПО «Ремдеталь» разработана новая технология для восстановления изношенных посадочных отверстий диаметрами до 250 мм в корпусных деталях путем установки стальных свертных втулок на эпоксидном составе с последующим раскатыванием. Технологический процесс восстановления посадочных отверстий производится в такой последовательности.

1. Растачивание посадочных отверстий с Rz=20… 10 мкм.
2. Снятие заходных фасок в отверстиях 0,5×45°.
3. Изготовление свертных втулок из стальной ленты.
4. Обезжиривание поверхности отверстий и втулок ацетоном.
5. Приготовление эпоксидного состава.
6. Нанесение эпоксидного состава на поверхность отверстия.
7. Установка свертных втулок в отверстия.
8. Раскатывание втулок до номинальных размеров.
9. Растачивание втулок до номинальных размеров.

Втулки диаметром до 150 мм допускается раскатывать до номинального размера без последующего растачивания. Отверстие под втулку растачивают в зависимости от толщины применяемой стальной ленты и с учетом припуска на растачивание втулки после раскатывания. Припуск на растачивание в зависимости от диаметра втулки принимается 0,1…0,3 мм. Схема установки свертной втулки в отверстие корпуса приведена на рисунке 119. Рекомендуемая толщина ленты — 0,8… 1,7 мм. Диаметр отверстия для установки свертной втулки без последующего растачивания определяют по формуле: d%=dj —j— 2X, где d2 — диаметр расточенного отверстия, мм; d — диаметр отверстия нормального, мм; К — толщина ленты, мм.

Предельные отклонения расточенных отверстий для подшипников классов точности 0 и 6 устанавливают по таблицам 49… 52. В большинстве механизмов общего машиностроения, в том числе тракторного и сельскохозяйственного, используют подшипники нормального класса точности 0.

Для изготовления свертных втулок используется стальная холоднокатаная лента из углеродистой конструкционной стали 35, 40, 50, 55 (ГОСТ 2284—79). По виду поверхность ленты бывает светлой и темной. Для изготовления втулок применяется лента только со светлой поверхностью. Не рекомендуется также использовать ленту, на поверхности которой имеются следы коррозии.

Необходимая длина ленты может быть получена путем обработки пакета заготовок (50 …80 штук) на фрезерном станке. Ширину ленты принимают равной ширине восстанавливаемого отверстия с учетом увеличения ширины втулки за счет осевого перемещения металла в процессе раскатывания. Значение относительной осевой деформации для толщины ленты 0,7… 1,7 мм и диаметров отверстий в пределах 18… 250 мм составляет 10… 15%. Свертную ремонтную втулку можно изготавливать либо путем штамповки-гибки из рулонной ленты, либо путем гибки в трехвалковом гибочном приспособлении.

Поверхности свертной втулки и расточенного отверстия обезжиривают техническим ацетоном. Эпоксидный состав и его приготовление описаны ранее при восстановлении отверстий с последующей постановкой подшипника. На расточенную поверхность отверстия наносят тонкий слой эпоксидного состава и выдерживают в течение 10 мин.

Для корпусных деталей, работающих при температуре свыше 80°С (например, детали двигателя), рекомендуется применять теплостойкий клей ВС-ЮТ. Слой однокомпонентного клея ВС-ЮТ толщиной 0,1 …0,15 мм наносят на поверхность отверстия корпуса, подсушивают в течение 10… 15 мин, затем повторно наносят клей в отверстие, устанавливают втулку и раскатывают. Отвердение клея происходит при температуре 180±5°С за 1 ч.

Рис. 120. Профиль винтовой канавки: 5 — шаг; h — глуби-на.

Установка втулок в отверстие корпуса возможна и без клея. В этом случае на поверхности отверстия корпуса после растачивания с шероховатостью /?а = 2,50… 1,25 мкм нарезают винтовую канавку с шагом 5=1 мм для интервала диаметром 50 …80 мм и с шагом 5 = 0,5 мм для диаметров более 80 мм. Профиль канавки показан на рисунке 120. Глубина h канавки составляет 0,30… 0,35 мм.

Для установки втулки в отверстие применяют специальное приспособление. На рисунке 121 показана последовательность установки втулки. Свертную втулку надевают на оправку 1 (а), на втулку надевают кольцо, обеспечивающее плотное прижатие втулки к оправке (б). Затем оправку центрирующей частью вводят в отверстие и втулку запрессовывают на 3…5 мм (в). После этого оправку вынимают, кольцо удаляют и окончательно запрессовывают втулку (г). В глухие отверстия втулку запрессовывают оправкой с укороченной центрирующей частью.

Отверстия после установки втулок раскатывают при частоте вращения раскатников 60 …300 об/мин, подаче 0,1 …0,3 мм/об в среде эмульсии или индустриального масла. При раскатывании втулок в отверстиях корпусов без последующего растачивания раскатник настраивают на размер, больший среднего размера посадочного отверстия на 0,03 …0,05 мм. После пробного прохода размер отверстия контролируют индикаторным нутромером с ценой деления 0,01 мм и при необходимости корректируют.

Предусмотренный настройкой натяг вызывает деформации стенок отверстия и обеспечивает требуемые геометрические размеры посадочного отверстия. Отвердение эпоксидного состава происходит по режимам, описанным ранее при рассмотрении способа восстановления отверстий с последующей постановкой подшипника.

Раскатывание повышает твердость поверхности стальной втулки на 10… 15%, шероховатость поверхности уменьшается на два-три класса, что повышает износостойкость посадочного отверстия и увеличивает площадь действительного контакта с наружной обоймой подшипника. Раскатывание втулок в деталях в зависимости от их конфигурации и размера производят на токарных, расточных и сверлильных станках раскатниками. Для раскатывания сквозных отверстий в интервале диаметров 21 …48 мм применяют раскатники по ОСТ 1.51024—73. Общий вид раскатника показан на рисунке 122. Установку раскатника на требуемый размер производят гайкой 9. Диапазон регулирования размеров — 0,3 …0,5 мм. Самоустанавливание раскатника относительно обрабатываемой поверхности обеспечивается за счет качающегося крепления его в патроне при помоицгштифта 11.

Для раскатывания глухих отверстий применяют раскатники, переработанные на базе стандартных раскатников. Преимущества рассмотренного способа восстановления посадочных отверстий в корпусных деталях заключаются в сокращении объема механической обработки, возможности применения способа при ремонте деталей с тонкими перегородками. По данным испытаний, способ обеспечивает ресурс и точность восстановленных деталей на уровне новых и снижает затраты на 20% по сравнению с другими способами.

Контактная приварка металлической ленты — один из перспективных в настоящее время способов восстановления посадочных отверстий в корпусных деталях. При этом изношенное отверстие растачивают до диаметра, превышающего номинальный на 1,0… 1,2 мм. Затем из холоднокатаной конструкционной стали 20 (ГОСТ 2284—79) вырезают ленту. Ленту рекомендуется использовать толщиной 1 мм. Длина ленты должна быть меньше длины окружности отверстия на 1… 2 мм, ширина должна соответствовать глубине отверстия. Для восстановления разъемных отверстий ленту изготавливают из двух половин по длине. При восстановлении неразъемных отверстий ленте придают форму кольца, разъемных — форму двух полуколец.. С поверхности ленты должны быть удалены следы коррозии и масел. Заготовки устанавливают в расточенные отверстия корпуса с таким расчетом,, чтобы ленты не перекрывались, а стыковались. На специальной сварочной установке ленту закрепляют на восстанавливаемом участке детали кольцевым швом, а затем включают продольную подачу и приваривают по винтовой линии. Режим сварки: сила сварочного тока — 7,5 …8,5 кА; длительность сварочных импульсов— 0,12… 0,16 с; длительность паузы между сварочными импульсами— 0,08 …0,09 с; скорость сварки — 0,5 … 1 м/мин; охлаждение электродов водой (0,5… 1 л/мин). Диаметр сварочного электрода— 40…80 мм, ширина электрода — 8… 10 мм. Сварочные электроды изготавливают из бронзы марки НБТ. Электроды сварочной головки пневмоприводом прижимают к поверхности восстанавливаемого отверстия с усилием 2… 2,5 кН. Расстояние между смежными швами рекомендуется выдержать в пределах 0…3 мм. Перекрытие швов нежелательно, так как увеличивается вероятность выхода чугуна на поверхность отверстия.

После приварки ленты из стали 20 твердость металлического слоя покрытия составляет НВ 300 …370. Применительно к восстановлению конкретных деталей описанный режим приварки ленты необходимо уточнять. Режим можно уточнить по внешнему виду приваренной ленты после отрыва ее от образца. Соединение при качественной приварке разрушается с вырывом чугуна по всей поверхности. В то же время следует избегать жестких режимов приварки, которые приводят к проплавлению чугуна на всю глубину ленты, что значительно затрудняет последующую обработку наплавленного слоя резанием. После приварки ленты производят механическую обработку отверстия. Небольшой припуск на обработку, постоянная толщина, высокая и неравномерная твердость покрытия определяют выбор способа их последующей обработки. Наиболее целесообразно обрабатывать покрытия шлифованием кругами из белого электрокорунда Э9А25-40СМ2-С26Кпри режиме: окружная скорость круга — 35 м/с; окружная скорость детали — 25 …30 м/мин; поперечная подача круга — 0,2 …0,3 мм/мин. Обработку необходимо вести при обильном охлаждении зоны шлифования. В качестве охлаждающей жидкости рекомендуется применять 1,5… 3,0%-ный водный раствор кальцинированной соды. Выбор сравнительно невысоких режимов обработки обусловлен тем, что переходная зона покрытие — основной металл обладает пониженной теплопроводимостью. Поэтому применение более высоких режимов обработки может привести к концентрации тепла в приваренном слое и его отслаиванию из-за линейного расширения. Вследствие наличия в слое покрытия непостоянной твердости обработка: его обычным лезвийным инструментом затруднена. Обнадеживающие результаты получены при обработке приваренной ленты резцами с пластинками, изготовленными из гексанита-Р. ВНПО «Ремдеталь» разработано специализированное оборудование для при-вадки ленты при восстановлении деталей. Приварить ленту к поверхностям посадочных отверстий крупногабаритных корпусных деталей можно на установке ОКС-5594.

Для восстановления отверстий малогабаритных корпусных деталей может быть использована установка 011-1-10.

Характеристики этих установок были приведены в начале данной книги (см. стр. 10). Способ восстановления посадочных отверстий электроконтактной приваркой металлического слоя нашел наибольшее применение для малогабаритных корпусных деталей (стаканы подшипников и подобные им детали), для которых последующая механическая абразивная обработка не затруднительна. Этот способ позволяет восстанавливать отверстия в корпусных деталях диаметром не менее 80 мм.

Несоосность, непараллельность осей посадочных отверстий устраняют в процессе растачивания как до восстановления, так и после восстановления отверстий в зависимости от применяемого способа. Например, при восстановлении посадочных отверстий установкой свертных втулок без последующего растачивания несоосность и непараллельность отверстий устраняют только до их восстановления, а свертные втулки раскатывают до номинального размера. Применение сварочных процессов для восстановления посадочных отверстий, а также установка толстостенных колец на эпоксидном составе требуют растачивания отверстий как до, так и после восстановления.

Для производств по восстановлению корпусных деталей с крупными программами могут быть применены специализированные агрегатные расточные станки, обеспечивающие растачивание и соосность отверстий. Для обработки корпусных деталей могут быть использованы универсальные расточные станки, оснащенные специальными приспособлениями, позволяющими расточить отверстия и обеспечить геометрические параметры детали (соосность, параллельность осей отверстий). Сейчас существует ряд индикаторных приспособлений для контроля корпусных деталей.

Для определения неплоскостности (коробления) привалочных и установочных плоскостей, несоосности, неперпендикулярности привалочных плоскостей к общим осям посадочных отверстий, непараллельное™ привалочных плоскостей между собой и межосе-вых расстояний разработан стенд КИ-5335 ГОСНИТИ.

Ремонт и замена частей тела: что дальше

Достижения в области медицинских технологий помогли нам жить дольше. Теперь исследователи изучают способы ремонта, восстановления или замены органов человека, которые были повреждены хроническими заболеваниями, травмами, сердечным приступом, инсультом или просто старением.

«Медицина спасает людей, которых раньше мы не могли спасти», — говорит доктор Дорис А. Тейлор, директор по исследованиям в области регенеративной медицины в Техасском институте сердца в Хьюстоне.

Несмотря на это, спрос на донорские органы превышает их количество. «Каждый год тысячи людей умирают в ожидании органа», — говорит Тейлор. Этот разрыв в спросе и предложении является одним из факторов, который привел исследователей к еще более инновационным методам лечения; иногда эти методы лечения могут звучать как ожившая научная фантастика.

Вот какие отремонтированные и сменные детали доступны пациентам сейчас, какие методы лечения проходят клинические испытания и над чем работают ученые-медики в будущем.

Зрение

Вот новый взгляд на увеличительные стекла: теперь хирурги могут имплантировать крошечный телескоп в глаз, чтобы помочь восстановить часть зрения, утраченного из-за терминальной стадии возрастной дегенерации желтого пятна (ВМД), болезни, поражающей 1,8 миллионов американцев и является основной причиной легальной слепоты среди взрослых в возрасте 60 лет и старше.

Устройство, которое Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило в 2010 году и которое становится все более доступным для медицинских учреждений по всей стране, имплантируется в ходе часовой амбулаторной процедуры под местной анестезией. Чтобы привыкнуть, требуется около месяца работы с эрготерапевтом, говорит доктор Марк Маннис, директор Глазного центра Калифорнийского университета в системе здравоохранения Дэвиса.

«Причина в том, что это не простое восстановление зрения», — говорит он. «Это действительно требует, чтобы пациент видел по-другому, во многом так же, как пациент, который потерял нижнюю конечность, а затем получает протез, должен научиться ходить по-новому».

В этом случае пациент учится использовать один глаз — тот, что с имплантом, — для детального зрения, а другой — для периферийного зрения.

Регенеративная медицина

В качестве директора Института регенеративной медицины Уэйк Форест в Уинстон-Сейлеме, Северная Каролина, д-р Энтони Атала исследует методы лечения для восстановления или восстановления — или «регенерации» — поврежденных или поврежденных тканей и органов с помощью собственные клетки пациента и целительные способности.

Это может означать «усиление» заживления путем инъекции стволовых клеток или путем имплантации тканей или органов, которые были искусственно созданы в лаборатории, начиная со стволовых клеток, обычно получаемых от пациента, что сводит к минимуму риск повреждения тканей или органы отторгаются.

«Мы работаем примерно с 30 различными тканями и органами», — говорит Атала. Уже был успешно опробован ряд имплантатов на людях, включая коленный хрящ, кожу, кровеносные сосуды, мочеиспускательный канал, дыхательное горло (трахею) и мочевой пузырь. В настоящее время проводятся клинические испытания лечения недержания мочи путем имплантации клеток, которые помогают повысить функциональность мочевого клапана и, таким образом, сохранить сухость пациентов.

Говорит Атала: «Будущее сосредоточено на том, чтобы эти технологии могли быть доступны как можно большему количеству пациентов и как можно большему количеству заболеваний».

«Печать» частей тела

В лаборатории Атала и других исследовательских центрах регенеративной медицины 3-D печать является еще одной экспериментальной стратегией, используемой для создания биоискусственных частей тела и органов.

«Мы напечатали мочки ушей и части носа, а также миниатюрные почки и кожу», — говорит он.

«Вы укладываете ячейки по одному слою за раз и размещаете ячейки именно там, где они вам нужны», настраивая различные слои для формирования необходимой формы, — говорит он. «Если вы думаете о своем принтере и чернильном картридже, вместо чернил вы используете клетки и гель».

Уэйк Форест также исследует возможность «печати» клеток кожи непосредственно на ожоговых ранах.

Стволовые клетки для восстановления после инсульта

Невролог доктор Лоуренс Векслер из Школы медицинских наук Университета Питтсбурга находится на ранней стадии изучения того, могут ли стволовые клетки, введенные непосредственно в мозг, помочь пострадавшим от инсульта в их выздоровлении.

Первый шаг, который сейчас проходит клиническое испытание, заключается в установлении того, что просто попробовать эту технику безопасно. Если все пойдет хорошо, говорит Векслер, «тогда мы сможем разработать исследование, в котором более разумно будет рассматриваться вопрос эффективности и клинической пользы».

Он предупреждает, что такая терапия не «разпарализует» пациентов. Но небольшие улучшения в функционировании могут привести к значительному улучшению качества жизни. «Если вы можете начать использовать свою руку, чтобы хвататься за что-то и выполнять небольшие действия, — говорит Векслер, — или набраться достаточной силы в ноге, чтобы помочь вам каким-то образом перейти от инвалидной коляски к ходьбе, это изменение будет огромным. выгода.»

Выращивание искусственного сердца

Возможно, конечной целью исследователей регенеративной медицины является создание и пересадка функционирующего биоискусственного сердца.

Возможно ли это? Создание сложных твердых органов, таких как сердце, печень, легкие и поджелудочная железа, является сложной задачей, и главная проблема будет заключаться в том, «где взять для этого сотни миллиардов клеток», — говорит Тейлор из Техасского института сердца.

Но она добавляет: «Мы делаем огромные успехи» и предсказывает, что через пять лет станет возможной трансплантация одного из видов биоискусственных цельных сложных органов. «И если мне есть что сказать по этому поводу, — говорит Тейлор, — я буду там, когда это произойдет».

Для получения дополнительной информации см. статью на обложке журнала National Geographic за этот месяц «On Beyond 100».

Читать дальше

Впервые обнаружены колоссальные гравитационные волны

• Наука

Впервые обнаружены колоссальные гравитационные волны вероятно, произошло от слияния сверхмассивных черные дыры — и они могут раскрыть ключи к разгадке природы Вселенной.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

9 0002

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

90 002

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу 9

Узнать больше 0001

Новый В обзоре освещаются последние достижения в области трансплантации стволовых клеток человека в тканевую инженерию для восстановления и регенерации частей человеческого тела.

Исследования стволовых клеток обладают большим потенциалом для развития медицины, терапии и здоровья человека. Стволовые клетки представляют собой недифференцированные клетки, способные дифференцироваться в специализированные типы клеток, тканей и органов. В новой статье, опубликованной в Военно-медицинские исследования , д-р Мискон из Малайзии и его коллеги обрисовали пути использования стволовых клеток в приложениях тканевой инженерии для лечения военных ранений во время вооруженных конфликтов. Ученые надеются, что, применяя технологии стволовых клеток в строительных материалах с подходящими факторами роста, они смогут лечить боевые травмы, требующие восстановления тканей или замены органов.

Регенерация тканей и органов

Взрослые стволовые клетки являются очень привлекательным и многообещающим источником в области восстановления и регенерации тканей кожи. Огнестрельные ранения, взрывы, воздействие опасных материалов или ядерное тепло могут вызвать серьезное повреждение кожи. В настоящее время расщепленный кожный лоскут играет жизненно важную роль в закрытии ран, но гипертрофические рубцы и низкая эластичность кожи приводят к нежелательным функциональным и косметическим свойствам. Недавно Институт регенеративной медицины вооруженных сил США успешно использовал собственные стволовые клетки пациента для создания заменителя кожи для лечения тяжелых ожогов, угрожающих жизни. Взрослые и эмбриональные стволовые клетки потенциально могут быть использованы для выращивания рецепторных клеток глаза для восстановления зрения.

Восстановление нервной системы

Нервная система человека представляет собой сложный орган, состоящий из многочисленных нервных клеток. Во время войны в Ираке более 2000 солдат США получили черепно-мозговые и спинномозговые травмы от снарядов, взрывчатых веществ, радиоактивного и химического облучения. Они могут вызывать у жертв полную неподвижность, лишая пораженных лиц сенсорной иннервации и двигательных реакций ниже пораженных участков. Теперь ученые могут использовать стволовые клетки костного мозга для частичного восстановления некоторых повреждений нервной системы. Они помогают вернувшемуся солдату вернуться в общество с лучшим физическим и психологическим состоянием здоровья.

Восстановление опорно-двигательного аппарата

Ортопедические травмы в недавних конфликтах распространены, но сложны. Повреждения опорно-двигательного аппарата с вовлечением костей, хрящей, сухожилий, жировой ткани и мышц могут ограничивать боеспособность солдат из-за мучительной боли. Основной проблемой при разработке методов регенеративной медицины являются источники клеток, используемые для восстановления и регенерации скелетно-мышечной ткани. Стромальные клетки костного мозга и стволовые клетки, полученные из жировой ткани, продемонстрировали многообещающие результаты в структурном восстановлении и регенерации скелетно-мышечной ткани, и в то же время снизили вероятность инфекции и вторичного хирургического вмешательства.

Формирование ткани крови

Большая кровопотеря является опасным для жизни состоянием и требует неотложного лечения. Красные кровяные тельца, созданные из стволовых клеток пуповины, помогли ученым разработать искусственную кровь, которая могла бы лечить раненых солдат на полях сражений. Теперь ученые могут получать образцы крови О-типа в среде, которая имитирует гемопоэтическую активность костного мозга человека.

Достижения открывают новые двери в оборонной медицине

Впечатляющие достижения в области технологии стволовых клеток открывают новые возможности в оборонной медицине для восстановления и регенерации тканей и органов человека. Эти достижения могли бы спасти сотни тысяч жизней, которые в противном случае погибли бы от ран во время конфликтов. Но ученым еще предстоит пройти долгий путь, чтобы перенести эти технологии из лаборатории в клиническую практику эффективным и этически приемлемым способом.

Автор Ман-тик Чой, доктор философии

Ссылка: Ude, C.